/[MITgcm]/MITgcm/model/src/dynamics.F
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revision 1.16 by cnh, Tue Jun 9 16:34:03 1998 UTC revision 1.83 by heimbach, Thu Sep 27 20:12:10 2001 UTC
# Line 1  Line 1 
1  C $Header$  C $Header$
2    C $Name$
3    
4  #include "CPP_EEOPTIONS.h"  #include "CPP_OPTIONS.h"
5    
6    CBOP
7    C     !ROUTINE: DYNAMICS
8    C     !INTERFACE:
9        SUBROUTINE DYNAMICS(myTime, myIter, myThid)        SUBROUTINE DYNAMICS(myTime, myIter, myThid)
10  C     /==========================================================\  C     !DESCRIPTION: \bv
11  C     | SUBROUTINE DYNAMICS                                      |  C     *==========================================================*
12  C     | o Controlling routine for the explicit part of the model |  C     | SUBROUTINE DYNAMICS                                      
13  C     |   dynamics.                                              |  C     | o Controlling routine for the explicit part of the model  
14  C     |==========================================================|  C     |   dynamics.                                              
15  C     | This routine evaluates the "dynamics" terms for each     |  C     *==========================================================*
16  C     | block of ocean in turn. Because the blocks of ocean have |  C     | This routine evaluates the "dynamics" terms for each      
17  C     | overlap regions they are independent of one another.     |  C     | block of ocean in turn. Because the blocks of ocean have  
18  C     | If terms involving lateral integrals are needed in this  |  C     | overlap regions they are independent of one another.      
19  C     | routine care will be needed. Similarly finite-difference |  C     | If terms involving lateral integrals are needed in this  
20  C     | operations with stencils wider than the overlap region   |  C     | routine care will be needed. Similarly finite-difference  
21  C     | require special consideration.                           |  C     | operations with stencils wider than the overlap region    
22  C     | Notes                                                    |  C     | require special consideration.                            
23  C     | =====                                                    |  C     | The algorithm...
24  C     | C*P* comments indicating place holders for which code is |  C     |
25  C     |      presently being developed.                          |  C     | "Correction Step"
26  C     \==========================================================/  C     | =================
27    C     | Here we update the horizontal velocities with the surface
28    C     | pressure such that the resulting flow is either consistent
29    C     | with the free-surface evolution or the rigid-lid:
30    C     |   U[n] = U* + dt x d/dx P
31    C     |   V[n] = V* + dt x d/dy P
32    C     |
33    C     | "Calculation of Gs"
34    C     | ===================
35    C     | This is where all the accelerations and tendencies (ie.
36    C     | physics, parameterizations etc...) are calculated
37    C     |   rho = rho ( theta[n], salt[n] )
38    C     |   b   = b(rho, theta)
39    C     |   K31 = K31 ( rho )
40    C     |   Gu[n] = Gu( u[n], v[n], wVel, b, ... )
41    C     |   Gv[n] = Gv( u[n], v[n], wVel, b, ... )
42    C     |   Gt[n] = Gt( theta[n], u[n], v[n], wVel, K31, ... )
43    C     |   Gs[n] = Gs( salt[n], u[n], v[n], wVel, K31, ... )
44    C     |
45    C     | "Time-stepping" or "Prediction"
46    C     | ================================
47    C     | The models variables are stepped forward with the appropriate
48    C     | time-stepping scheme (currently we use Adams-Bashforth II)
49    C     | - For momentum, the result is always *only* a "prediction"
50    C     | in that the flow may be divergent and will be "corrected"
51    C     | later with a surface pressure gradient.
52    C     | - Normally for tracers the result is the new field at time
53    C     | level [n+1} *BUT* in the case of implicit diffusion the result
54    C     | is also *only* a prediction.
55    C     | - We denote "predictors" with an asterisk (*).
56    C     |   U* = U[n] + dt x ( 3/2 Gu[n] - 1/2 Gu[n-1] )
57    C     |   V* = V[n] + dt x ( 3/2 Gv[n] - 1/2 Gv[n-1] )
58    C     |   theta[n+1] = theta[n] + dt x ( 3/2 Gt[n] - 1/2 atG[n-1] )
59    C     |   salt[n+1] = salt[n] + dt x ( 3/2 Gt[n] - 1/2 atG[n-1] )
60    C     | With implicit diffusion:
61    C     |   theta* = theta[n] + dt x ( 3/2 Gt[n] - 1/2 atG[n-1] )
62    C     |   salt* = salt[n] + dt x ( 3/2 Gt[n] - 1/2 atG[n-1] )
63    C     |   (1 + dt * K * d_zz) theta[n] = theta*
64    C     |   (1 + dt * K * d_zz) salt[n] = salt*
65    C     |
66    C     *==========================================================*
67    C     \ev
68    C     !USES:
69          IMPLICIT NONE
70  C     == Global variables ===  C     == Global variables ===
71  #include "SIZE.h"  #include "SIZE.h"
72  #include "EEPARAMS.h"  #include "EEPARAMS.h"
 #include "CG2D.h"  
73  #include "PARAMS.h"  #include "PARAMS.h"
74  #include "DYNVARS.h"  #include "DYNVARS.h"
75    #include "GRID.h"
76    #ifdef ALLOW_PASSIVE_TRACER
77    #include "TR1.h"
78    #endif
79    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
80    # include "tamc.h"
81    # include "tamc_keys.h"
82    # include "FFIELDS.h"
83    # ifdef ALLOW_KPP
84    #  include "KPP.h"
85    # endif
86    # ifdef ALLOW_GMREDI
87    #  include "GMREDI.h"
88    # endif
89    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
90    #ifdef ALLOW_TIMEAVE
91    #include "TIMEAVE_STATV.h"
92    #endif
93    
94    C     !CALLING SEQUENCE:
95    C     DYNAMICS()
96    C      |
97    C      |-- CALC_GRAD_PHI_SURF
98    C      |
99    C      |-- CALC_VISCOSITY
100    C      |
101    C      |-- CALC_PHI_HYD  
102    C      |
103    C      |-- MOM_FLUXFORM  
104    C      |
105    C      |-- MOM_VECINV    
106    C      |
107    C      |-- TIMESTEP      
108    C      |
109    C      |-- OBCS_APPLY_UV
110    C      |
111    C      |-- IMPLDIFF      
112    C      |
113    C      |-- OBCS_APPLY_UV
114    C      |
115    C      |-- CALL TIMEAVE_CUMUL_1T
116    C      |-- CALL TIMEAVE_CUMULATE
117    C      |-- CALL DEBUG_STATS_RL
118    
119    C     !INPUT/OUTPUT PARAMETERS:
120  C     == Routine arguments ==  C     == Routine arguments ==
121  C     myTime - Current time in simulation  C     myTime - Current time in simulation
122  C     myIter - Current iteration number in simulation  C     myIter - Current iteration number in simulation
123  C     myThid - Thread number for this instance of the routine.  C     myThid - Thread number for this instance of the routine.
       INTEGER myThid  
124        _RL myTime        _RL myTime
125        INTEGER myIter        INTEGER myIter
126          INTEGER myThid
127    
128    C     !LOCAL VARIABLES:
129  C     == Local variables  C     == Local variables
130  C     xA, yA                 - Per block temporaries holding face areas  C     fVer[STUV]               o fVer: Vertical flux term - note fVer
 C     uTrans, vTrans, wTrans - Per block temporaries holding flow transport  
 C     wVel                     o uTrans: Zonal transport  
 C                              o vTrans: Meridional transport  
 C                              o wTrans: Vertical transport  
 C                              o wVel:   Vertical velocity at upper and lower  
 C                                        cell faces.  
 C     maskC,maskUp             o maskC: land/water mask for tracer cells  
 C                              o maskUp: land/water mask for W points  
 C     aTerm, xTerm, cTerm    - Work arrays for holding separate terms in  
 C     mTerm, pTerm,            tendency equations.  
 C     fZon, fMer, fVer[STUV]   o aTerm: Advection term  
 C                              o xTerm: Mixing term  
 C                              o cTerm: Coriolis term  
 C                              o mTerm: Metric term  
 C                              o pTerm: Pressure term  
 C                              o fZon: Zonal flux term  
 C                              o fMer: Meridional flux term  
 C                              o fVer: Vertical flux term - note fVer  
131  C                                      is "pipelined" in the vertical  C                                      is "pipelined" in the vertical
132  C                                      so we need an fVer for each  C                                      so we need an fVer for each
133  C                                      variable.  C                                      variable.
134  C     iMin, iMax - Ranges and sub-block indices on which calculations  C     rhoK, rhoKM1   - Density at current level, and level above
135  C     jMin, jMax   are applied.  C     phiHyd         - Hydrostatic part of the potential phiHydi.
136    C                      In z coords phiHydiHyd is the hydrostatic
137    C                      Potential (=pressure/rho0) anomaly
138    C                      In p coords phiHydiHyd is the geopotential
139    C                      surface height anomaly.
140    C     phiSurfX, - gradient of Surface potentiel (Pressure/rho, ocean)
141    C     phiSurfY             or geopotentiel (atmos) in X and Y direction
142    C     iMin, iMax     - Ranges and sub-block indices on which calculations
143    C     jMin, jMax       are applied.
144  C     bi, bj  C     bi, bj
145  C     k, kUp, kDown, kM1 - Index for layer above and below. kUp and kDown  C     k, kup,        - Index for layer above and below. kup and kDown
146  C                          are switched with layer to be the appropriate index  C     kDown, km1       are switched with layer to be the appropriate
147  C                          into fVerTerm  C                      index into fVerTerm.
148        _RS xA    (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL fVerU   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)
149        _RS yA    (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL fVerV   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)
150        _RL uTrans(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL phiHyd  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
151        _RL vTrans(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL rhokm1  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
152        _RL wTrans(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL rhok    (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
153        _RL wVel  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)        _RL phiSurfX(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
154        _RS maskC (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL phiSurfY(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)
155        _RS maskUp(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL KappaRU (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)
156        _RL aTerm (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL KappaRV (1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nr)
157        _RL xTerm (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL sigmaX  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
158        _RL cTerm (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL sigmaY  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
159        _RL mTerm (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL sigmaR  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
160        _RL pTerm (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
161        _RL fZon  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  C This is currently used by IVDC and Diagnostics
162        _RL fMer  (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)        _RL ConvectCount (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nr)
       _RL fVerT (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)  
       _RL fVerS (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)  
       _RL fVerU (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)  
       _RL fVerV (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,2)  
       _RL pH    (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nz)  
       _RL rhokm1(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL rhokp1(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL rhotmp(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL pSurfX(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL pSurfY(1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL K13   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nz)  
       _RL K23   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nz)  
       _RL K33   (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy,Nz)  
       _RL KapGM (1-OLx:sNx+OLx,1-OLy:sNy+OLy)  
       _RL KappaZT(1-Olx:sNx+Olx,1-Oly:sNy+Oly,Nz)  
163    
164        INTEGER iMin, iMax        INTEGER iMin, iMax
165        INTEGER jMin, jMax        INTEGER jMin, jMax
166        INTEGER bi, bj        INTEGER bi, bj
167        INTEGER i, j        INTEGER i, j
168        INTEGER k, kM1, kUp, kDown        INTEGER k, km1, kp1, kup, kDown
169    
170    Cjmc : add for phiHyd output <- but not working if multi tile per CPU
171    c     CHARACTER*(MAX_LEN_MBUF) suff
172    c     LOGICAL  DIFFERENT_MULTIPLE
173    c     EXTERNAL DIFFERENT_MULTIPLE
174    Cjmc(end)
175    
176  C---    The algorithm...  C---    The algorithm...
177  C  C
178  C       "Correction Step"  C       "Correction Step"
# Line 116  C       "Calculation of Gs" Line 187  C       "Calculation of Gs"
187  C       ===================  C       ===================
188  C       This is where all the accelerations and tendencies (ie.  C       This is where all the accelerations and tendencies (ie.
189  C       physics, parameterizations etc...) are calculated  C       physics, parameterizations etc...) are calculated
 C         w = sum_z ( div. u[n] )  
190  C         rho = rho ( theta[n], salt[n] )  C         rho = rho ( theta[n], salt[n] )
191    C         b   = b(rho, theta)
192  C         K31 = K31 ( rho )  C         K31 = K31 ( rho )
193  C         Gu[n] = Gu( u[n], v[n], w, rho, Ph, ... )  C         Gu[n] = Gu( u[n], v[n], wVel, b, ... )
194  C         Gv[n] = Gv( u[n], v[n], w, rho, Ph, ... )  C         Gv[n] = Gv( u[n], v[n], wVel, b, ... )
195  C         Gt[n] = Gt( theta[n], u[n], v[n], w, K31, ... )  C         Gt[n] = Gt( theta[n], u[n], v[n], wVel, K31, ... )
196  C         Gs[n] = Gs( salt[n], u[n], v[n], w, K31, ... )  C         Gs[n] = Gs( salt[n], u[n], v[n], wVel, K31, ... )
197  C  C
198  C       "Time-stepping" or "Prediction"  C       "Time-stepping" or "Prediction"
199  C       ================================  C       ================================
# Line 145  C         salt* = salt[n] + dt x ( 3/2 G Line 216  C         salt* = salt[n] + dt x ( 3/2 G
216  C         (1 + dt * K * d_zz) theta[n] = theta*  C         (1 + dt * K * d_zz) theta[n] = theta*
217  C         (1 + dt * K * d_zz) salt[n] = salt*  C         (1 + dt * K * d_zz) salt[n] = salt*
218  C---  C---
219    CEOP
220    
221  C--   Set up work arrays with valid (i.e. not NaN) values  C--   Set up work arrays with valid (i.e. not NaN) values
222  C     These inital values do not alter the numerical results. They  C     These inital values do not alter the numerical results. They
# Line 153  C     point numbers. This prevents spuri Line 225  C     point numbers. This prevents spuri
225  C     uninitialised but inert locations.  C     uninitialised but inert locations.
226        DO j=1-OLy,sNy+OLy        DO j=1-OLy,sNy+OLy
227         DO i=1-OLx,sNx+OLx         DO i=1-OLx,sNx+OLx
228          xA(i,j)      = 0. _d 0          DO k=1,Nr
229          yA(i,j)      = 0. _d 0           phiHyd(i,j,k)  = 0. _d 0
230          uTrans(i,j)  = 0. _d 0           KappaRU(i,j,k) = 0. _d 0
231          vTrans(i,j)  = 0. _d 0           KappaRV(i,j,k) = 0. _d 0
232          aTerm(i,j)   = 0. _d 0           sigmaX(i,j,k) = 0. _d 0
233          xTerm(i,j)   = 0. _d 0           sigmaY(i,j,k) = 0. _d 0
234          cTerm(i,j)   = 0. _d 0           sigmaR(i,j,k) = 0. _d 0
         mTerm(i,j)   = 0. _d 0  
         pTerm(i,j)   = 0. _d 0  
         fZon(i,j)    = 0. _d 0  
         fMer(i,j)    = 0. _d 0  
         DO K=1,nZ  
          pH (i,j,k)  = 0. _d 0  
          K13(i,j,k) = 0. _d 0  
          K23(i,j,k) = 0. _d 0  
          K33(i,j,k) = 0. _d 0  
          KappaZT(i,j,k) = 0. _d 0  
235          ENDDO          ENDDO
236          rhokm1(i,j)  = 0. _d 0          rhoKM1 (i,j) = 0. _d 0
237          rhokp1(i,j)  = 0. _d 0          rhok   (i,j) = 0. _d 0
238          rhotmp(i,j)  = 0. _d 0          phiSurfX(i,j) = 0. _d 0
239          maskC (i,j)  = 0. _d 0          phiSurfY(i,j) = 0. _d 0
240         ENDDO         ENDDO
241        ENDDO        ENDDO
242    
243        DO bj=myByLo(myThid),myByHi(myThid)  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
244         DO bi=myBxLo(myThid),myBxHi(myThid)  C--   HPF directive to help TAMC
245    CHPF$ INDEPENDENT
246    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
247    
248  C--     Set up work arrays that need valid initial values        DO bj=myByLo(myThid),myByHi(myThid)
         DO j=1-OLy,sNy+OLy  
          DO i=1-OLx,sNx+OLx  
           wTrans(i,j)  = 0. _d 0  
           wVel  (i,j,1) = 0. _d 0  
           wVel  (i,j,2) = 0. _d 0  
           fVerT(i,j,1) = 0. _d 0  
           fVerT(i,j,2) = 0. _d 0  
           fVerS(i,j,1) = 0. _d 0  
           fVerS(i,j,2) = 0. _d 0  
           fVerU(i,j,1) = 0. _d 0  
           fVerU(i,j,2) = 0. _d 0  
           fVerV(i,j,1) = 0. _d 0  
           fVerV(i,j,2) = 0. _d 0  
           pH(i,j,1) = 0. _d 0  
           K13(i,j,1) = 0. _d 0  
           K23(i,j,1) = 0. _d 0  
           K33(i,j,1) = 0. _d 0  
           KapGM(i,j) = 0. _d 0  
          ENDDO  
         ENDDO  
249    
250          iMin = 1-OLx+1  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
251          iMax = sNx+OLx  C--    HPF directive to help TAMC
252          jMin = 1-OLy+1  CHPF$  INDEPENDENT, NEW (fVerU,fVerV
253          jMax = sNy+OLy  CHPF$&                  ,phiHyd
254    CHPF$&                  ,KappaRU,KappaRV
255  C--     Calculate gradient of surface pressure  CHPF$&                  )
256          CALL GRAD_PSURF(  #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
      I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,  
      O       pSurfX,pSurfY,  
      I       myThid)  
   
 C--     Update fields in top level according to tendency terms  
         CALL CORRECTION_STEP(  
      I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,1,pSurfX,pSurfY,myThid)  
   
 C--     Density of 1st level (below W(1)) reference to level 1  
         CALL FIND_RHO(  
      I     bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, 1, 1, eosType,  
      O     rhoKm1,  
      I     myThid )  
 C--     Integrate hydrostatic balance for pH with BC of pH(z=0)=0  
         CALL CALC_PH(  
      I      bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,1,rhoKm1,rhoKm1,  
      U      pH,  
      I      myThid )  
         DO J=jMin,jMax  
          DO I=iMin,iMax  
           rhoKp1(I,J)=rhoKm1(I,J)  
          ENDDO  
         ENDDO  
257    
258          DO K=2,Nz         DO bi=myBxLo(myThid),myBxHi(myThid)
 C--     Update fields in Kth level according to tendency terms  
         CALL CORRECTION_STEP(  
      I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,pSurfX,pSurfY,myThid)  
 C--     Density of K-1 level (above W(K)) reference to K-1 level  
 copt    CALL FIND_RHO(  
 copt I     bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,  K-1, K-1, eosType,  
 copt O     rhoKm1,  
 copt I     myThid )  
 C       rhoKm1=rhoKp1  
         DO J=jMin,jMax  
          DO I=iMin,iMax  
           rhoKm1(I,J)=rhoKp1(I,J)  
          ENDDO  
         ENDDO  
 C--     Density of K level (below W(K)) reference to K level  
         CALL FIND_RHO(  
      I     bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,  K, K, eosType,  
      O     rhoKp1,  
      I     myThid )  
 C--     Density of K-1 level (above W(K)) reference to K level  
         CALL FIND_RHO(  
      I     bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,  K-1, K, eosType,  
      O     rhotmp,  
      I     myThid )  
 C--     Calculate iso-neutral slopes for the GM/Redi parameterisation  
         CALL CALC_ISOSLOPES(  
      I            bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax, K,  
      I            rhoKm1, rhoKp1, rhotmp,  
      O            K13, K23, K33, KapGM,  
      I            myThid )  
 C--     Calculate static stability and mix where convectively unstable  
         CALL CONVECT(  
      I      bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,rhotmp,rhoKp1,  
      I      myTime,myIter,myThid)  
 C--     Density of K-1 level (above W(K)) reference to K-1 level  
         CALL FIND_RHO(  
      I     bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,  K-1, K-1, eosType,  
      O     rhoKm1,  
      I     myThid )  
 C--     Density of K level (below W(K)) referenced to K level  
         CALL FIND_RHO(  
      I     bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,  K, K, eosType,  
      O     rhoKp1,  
      I     myThid )  
 C--     Integrate hydrostatic balance for pH with BC of pH(z=0)=0  
         CALL CALC_PH(  
      I      bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,rhoKm1,rhoKp1,  
      U      pH,  
      I      myThid )  
259    
260          ENDDO ! K  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
261              act1 = bi - myBxLo(myThid)
262              max1 = myBxHi(myThid) - myBxLo(myThid) + 1
263              act2 = bj - myByLo(myThid)
264              max2 = myByHi(myThid) - myByLo(myThid) + 1
265              act3 = myThid - 1
266              max3 = nTx*nTy
267              act4 = ikey_dynamics - 1
268              ikey = (act1 + 1) + act2*max1
269         &                      + act3*max1*max2
270         &                      + act4*max1*max2*max3
271    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
272    
273  C--     Initial boundary condition on barotropic divergence integral  C--     Set up work arrays that need valid initial values
274          DO j=1-OLy,sNy+OLy          DO j=1-OLy,sNy+OLy
275           DO i=1-OLx,sNx+OLx           DO i=1-OLx,sNx+OLx
276            cg2d_b(i,j,bi,bj) = 0. _d 0            fVerU  (i,j,1) = 0. _d 0
277              fVerU  (i,j,2) = 0. _d 0
278              fVerV  (i,j,1) = 0. _d 0
279              fVerV  (i,j,2) = 0. _d 0
280           ENDDO           ENDDO
281          ENDDO          ENDDO
282    
283          DO K = Nz, 1, -1  C--     Start computation of dynamics
284           kM1  =max(1,k-1)   ! Points to level above k (=k-1)          iMin = 1-OLx+2
285           kUp  =1+MOD(k+1,2) ! Cycles through 1,2 to point to layer above          iMax = sNx+OLx-1
286           kDown=1+MOD(k,2)   ! Cycles through 2,1 to point to current layer          jMin = 1-OLy+2
287           iMin = 1-OLx+2          jMax = sNy+OLy-1
288           iMax = sNx+OLx-1  
289           jMin = 1-OLy+2  #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
290           jMax = sNy+OLy-1  CADJ STORE wvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key = ikey, byte = isbyte
291    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
292  C--      Get temporary terms used by tendency routines  
293           CALL CALC_COMMON_FACTORS (  C--     Explicit part of the Surface Potentiel Gradient (add in TIMESTEP)
294       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,kM1,kUp,kDown,  C       (note: this loop will be replaced by CALL CALC_GRAD_ETA)
295       O        xA,yA,uTrans,vTrans,wTrans,wVel,maskC,maskUp,          IF (implicSurfPress.NE.1.) THEN
296       I        myThid)            CALL CALC_GRAD_PHI_SURF(
297         I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,
298         I         etaN,
299         O         phiSurfX,phiSurfY,
300         I         myThid )                        
301            ENDIF
302    
303    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
304    CADJ STORE uvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte
305    CADJ STORE vvel (:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte
306    #ifdef ALLOW_KPP
307    CADJ STORE KPPviscAz (:,:,:,bi,bj)
308    CADJ &                 = comlev1_bibj, key=ikey, byte=isbyte
309    #endif /* ALLOW_KPP */
310    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
311    
312    #ifdef  INCLUDE_CALC_DIFFUSIVITY_CALL
313  C--      Calculate the total vertical diffusivity  C--      Calculate the total vertical diffusivity
314           CALL CALC_DIFFUSIVITY(          DO k=1,Nr
315       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,           CALL CALC_VISCOSITY(
316       I        maskC,maskUp,KapGM,K33,       I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
317       O        KappaZT,       O        KappaRU,KappaRV,
318       I        myThid)       I        myThid)
319           ENDDO
320    #endif
321    
322  C--      Calculate accelerations in the momentum equations  C--     Start of dynamics loop
323           IF ( momStepping ) THEN          DO k=1,Nr
324            CALL CALC_MOM_RHS(  
325       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,kM1,kUp,kDown,  C--       km1    Points to level above k (=k-1)
326       I         xA,yA,uTrans,vTrans,wTrans,wVel,maskC,  C--       kup    Cycles through 1,2 to point to layer above
327       I         pH,  C--       kDown  Cycles through 2,1 to point to current layer
328       U         aTerm,xTerm,cTerm,mTerm,pTerm,  
329       U         fZon, fMer, fVerU, fVerV,            km1  = MAX(1,k-1)
330       I         myThid)            kp1  = MIN(k+1,Nr)
331              kup  = 1+MOD(k+1,2)
332              kDown= 1+MOD(k,2)
333    
334    #ifdef ALLOW_AUTODIFF_TAMC
335             kkey = (ikey-1)*Nr + k
336    #endif /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
337    
338    C--      Integrate hydrostatic balance for phiHyd with BC of
339    C        phiHyd(z=0)=0
340    C        distinguishe between Stagger and Non Stagger time stepping
341             IF (staggerTimeStep) THEN
342               CALL CALC_PHI_HYD(
343         I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
344         I        gT, gS,
345         U        phiHyd,
346         I        myThid )
347             ELSE
348               CALL CALC_PHI_HYD(
349         I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
350         I        theta, salt,
351         U        phiHyd,
352         I        myThid )
353           ENDIF           ENDIF
354    
355  C--      Calculate active tracer tendencies  C--      Calculate accelerations in the momentum equations (gU, gV, ...)
356           IF ( tempStepping ) THEN  C        and step forward storing the result in gUnm1, gVnm1, etc...
357            CALL CALC_GT(           IF ( momStepping ) THEN
358       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax, k,kM1,kUp,kDown,  #ifndef DISABLE_MOM_FLUXFORM
359       I         xA,yA,uTrans,vTrans,wTrans,maskUp,             IF (.NOT. vectorInvariantMomentum) CALL MOM_FLUXFORM(
360       I         K13,K23,KappaZT,KapGM,       I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,kup,kDown,
361       U         aTerm,xTerm,fZon,fMer,fVerT,       I         phiHyd,KappaRU,KappaRV,
362       I         myThid)       U         fVerU, fVerV,
363         I         myTime, myIter, myThid)
364    #endif
365    #ifndef DISABLE_MOM_VECINV
366               IF (vectorInvariantMomentum) CALL MOM_VECINV(
367         I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,kup,kDown,
368         I         phiHyd,KappaRU,KappaRV,
369         U         fVerU, fVerV,
370         I         myTime, myIter, myThid)
371    #endif
372               CALL TIMESTEP(
373         I         bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,k,
374         I         phiHyd, phiSurfX, phiSurfY,
375         I         myIter, myThid)
376    
377    #ifdef   ALLOW_OBCS
378    C--      Apply open boundary conditions
379             IF (useOBCS) THEN
380               CALL OBCS_APPLY_UV( bi, bj, k, gUnm1, gVnm1, myThid )
381             END IF
382    #endif   /* ALLOW_OBCS */
383    
384    #ifdef   ALLOW_AUTODIFF_TAMC
385    #ifdef   INCLUDE_CD_CODE
386             ELSE
387               DO j=1-OLy,sNy+OLy
388                 DO i=1-OLx,sNx+OLx
389                   guCD(i,j,k,bi,bj) = 0.0
390                   gvCD(i,j,k,bi,bj) = 0.0
391                 END DO
392               END DO
393    #endif   /* INCLUDE_CD_CODE */
394    #endif   /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
395           ENDIF           ENDIF
396  Cdbg     CALL CALC_GS(  
397  Cdbg I        bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax, k,kM1,kUp,kDown,  
398  Cdbg I        xA,yA,uTrans,vTrans,wTrans,maskUp,  C--     end of dynamics k loop (1:Nr)
399  Cdbg I        K13,K23,K33,KapGM,          ENDDO
400  Cdbg U        aTerm,xTerm,fZon,fMer,fVerS,  
401  Cdbg I        myThid)  
402    
403  C--      Prediction step (step forward all model variables)  C--     Implicit viscosity
404           CALL TIMESTEP(          IF (implicitViscosity.AND.momStepping) THEN
405       I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
406       I       myThid)            idkey = iikey + 3
407    CADJ STORE gUNm1(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte
408  C--      Diagnose barotropic divergence of predicted fields  #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
409           CALL DIV_G(            CALL IMPLDIFF(
410       I       bi,bj,iMin,iMax,jMin,jMax,K,       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
411       I       xA,yA,       I         deltaTmom, KappaRU,recip_HFacW,
412       I       myThid)       U         gUNm1,
413         I         myThid )
414          ENDDO ! K  #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
415              idkey = iikey + 4
416  C--     Implicit diffusion  CADJ STORE gVNm1(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte
417          IF (implicitDiffusion) THEN  #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
418           CALL IMPLDIFF( bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,            CALL IMPLDIFF(
419       I                  KappaZT,       I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
420       I                  myThid )       I         deltaTmom, KappaRV,recip_HFacS,
421         U         gVNm1,
422         I         myThid )
423    
424    #ifdef   ALLOW_OBCS
425    C--      Apply open boundary conditions
426             IF (useOBCS) THEN
427               DO K=1,Nr
428                 CALL OBCS_APPLY_UV( bi, bj, k, gUnm1, gVnm1, myThid )
429               ENDDO
430             END IF
431    #endif   /* ALLOW_OBCS */
432    
433    #ifdef    INCLUDE_CD_CODE
434    #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
435              idkey = iikey + 5
436    CADJ STORE vVelD(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte
437    #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
438              CALL IMPLDIFF(
439         I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
440         I         deltaTmom, KappaRU,recip_HFacW,
441         U         vVelD,
442         I         myThid )
443    #ifdef    ALLOW_AUTODIFF_TAMC
444              idkey = iikey + 6
445    CADJ STORE uVelD(:,:,:,bi,bj) = comlev1_bibj , key=ikey, byte=isbyte
446    #endif    /* ALLOW_AUTODIFF_TAMC */
447              CALL IMPLDIFF(
448         I         bi, bj, iMin, iMax, jMin, jMax,
449         I         deltaTmom, KappaRV,recip_HFacS,
450         U         uVelD,
451         I         myThid )
452    #endif    /* INCLUDE_CD_CODE */
453    C--     End If implicitViscosity.AND.momStepping
454          ENDIF          ENDIF
455    
456    Cjmc : add for phiHyd output <- but not working if multi tile per CPU
457    c       IF ( DIFFERENT_MULTIPLE(dumpFreq,myTime+deltaTClock,myTime)
458    c    &  .AND. buoyancyRelation .eq. 'ATMOSPHERIC' ) THEN
459    c         WRITE(suff,'(I10.10)') myIter+1
460    c         CALL WRITE_FLD_XYZ_RL('PH.',suff,phiHyd,myIter+1,myThid)
461    c       ENDIF
462    Cjmc(end)
463    
464    #ifdef ALLOW_TIMEAVE
465            IF (taveFreq.GT.0.) THEN
466              CALL TIMEAVE_CUMUL_1T(phiHydtave, phiHyd, Nr,
467         I                              deltaTclock, bi, bj, myThid)
468              IF (ivdc_kappa.NE.0.) THEN
469                CALL TIMEAVE_CUMULATE(ConvectCountTave, ConvectCount, Nr,
470         I                              deltaTclock, bi, bj, myThid)
471              ENDIF
472            ENDIF
473    #endif /* ALLOW_TIMEAVE */
474    
475         ENDDO         ENDDO
476        ENDDO        ENDDO
477    
478        write(0,*) 'dynamics: pS ',minval(cg2d_x(1:sNx,1:sNy,:,:)),  #ifndef DISABLE_DEBUGMODE
479       &                           maxval(cg2d_x(1:sNx,1:sNy,:,:))        If (debugMode) THEN
480        write(0,*) 'dynamics: U  ',minval(uVel(1:sNx,1:sNy,:,:,:)),         CALL DEBUG_STATS_RL(1,EtaN,'EtaN (DYNAMICS)',myThid)
481       &                           maxval(uVel(1:sNx,1:sNy,:,:,:))         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,uVel,'Uvel (DYNAMICS)',myThid)
482        write(0,*) 'dynamics: V  ',minval(vVel(1:sNx,1:sNy,:,:,:)),         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,vVel,'Vvel (DYNAMICS)',myThid)
483       &                           maxval(vVel(1:sNx,1:sNy,:,:,:))         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,wVel,'Wvel (DYNAMICS)',myThid)
484  cblk  write(0,*) 'dynamics: K13',minval(K13(1:sNx,1:sNy,:)),         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,theta,'Theta (DYNAMICS)',myThid)
485  cblk &                           maxval(K13(1:sNx,1:sNy,:))         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,salt,'Salt (DYNAMICS)',myThid)
486  cblk  write(0,*) 'dynamics: K23',minval(K23(1:sNx,1:sNy,:)),         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,Gu,'Gu (DYNAMICS)',myThid)
487  cblk &                           maxval(K23(1:sNx,1:sNy,:))         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,Gv,'Gv (DYNAMICS)',myThid)
488  cblk  write(0,*) 'dynamics: K33',minval(K33(1:sNx,1:sNy,:)),         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,Gt,'Gt (DYNAMICS)',myThid)
489  cblk &                           maxval(K33(1:sNx,1:sNy,:))         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,Gs,'Gs (DYNAMICS)',myThid)
490        write(0,*) 'dynamics: gT ',minval(gT(1:sNx,1:sNy,:,:,:)),         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,GuNm1,'GuNm1 (DYNAMICS)',myThid)
491       &                           maxval(gT(1:sNx,1:sNy,:,:,:))         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,GvNm1,'GvNm1 (DYNAMICS)',myThid)
492        write(0,*) 'dynamics: T  ',minval(Theta(1:sNx,1:sNy,:,:,:)),         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,GtNm1,'GtNm1 (DYNAMICS)',myThid)
493       &                           maxval(Theta(1:sNx,1:sNy,:,:,:))         CALL DEBUG_STATS_RL(Nr,GsNm1,'GsNm1 (DYNAMICS)',myThid)
494  cblk  write(0,*) 'dynamics: pH ',minval(pH/(Gravity*Rhonil)),        ENDIF
495  cblk &                           maxval(pH/(Gravity*Rhonil))  #endif
496    
497        RETURN        RETURN
498        END        END

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